Southwest Araştırma Enstitüsü (SwRI) ve Ulusal Bilim Vakfı’na bağlı Ulusal Atmosferik Araştırmalar Merkezi (NSF-NCAR) tarafından yürütülen yeni bir çalışma, uzay havasını yalnızca saatler öncesinden değil, haftalar öncesinden tahmin edebilmenin ilk adımını oluşturan yeni bir araç geliştirdi.
Güneş yüzeyinde görülen aktif bölgeler, yani manyetik olarak yoğun ve karmaşık alanlar, büyük güneş patlamaları ve koronal kütle atımları gibi enerjik olayların kaynağını oluşturuyor. Bu olaylar uzay havasını şekillendiriyor ve uydulardan elektrik şebekelerine kadar teknolojik sistemleri etkiliyor. Aktif bölgeler Güneş üzerinde rastgele dağılmıyor; belirli boylamlarda kümeleniyor ve zamanla yavaş evrilen küresel bir düzen sergiliyor.
Makalenin yazarı Dr. Subhamoy Chatterjee Phys org’a şunları söyledi: “Güneş üzerinde büyük ve parlama üreten aktif bölgelerin (AR) nerede ve ne zaman ortaya çıkacağını anlamak, heliofizikte uzun süredir devam eden bir problemdir. Bu bölgeler karmaşık manyetik alan yapıları sergiler ve güneş patlamaları ile koronal kütle atımları (CME) gibi patlayıcı olaylar üretir. Bu olaylar tehlikeli uzay havası koşullarına yol açabilir.”
Büyük ve karmaşık aktif bölgeler saatler içinde patlama üretebiliyor. Ancak bu kısa zaman aralığı, yalnızca yerel manyetik yapıların analizine dayalı tahminler için yeterli olmuyor. Araştırmacılar bu nedenle yüzeyde gözlenen desenlerin kökenine, yani Güneş’in konveksiyon bölgesinin tabanındaki takoklin katmanına odaklanıyor. Burada diferansiyel dönme, Rossby dalgaları ve küresel dinamo tarafından üretilen toroidal manyetik alanlar etkileşime giriyor. Bu etkileşimler, yüzeye çıkacak manyetik akı tüplerinin hangi enlem ve boylamlarda ortaya çıkacağını belirleyen küresel “izler” oluşturuyor. Güçlü manyetik alanlar yüzeye yaklaşık bir ila iki haftada ulaşırken daha zayıf alanların yükselmesi bir ayı aşabiliyor. Bu da haftalar öncesinden öngörü yapma olasılığını gündeme getiriyor.
Güneş’i gözlemlediğimiz manyetogramlar, yüzeyde manyetik alanın nerelerde yoğunlaştığını gösteriyor. Oysa Güneş’in içini simüle edebilmek için manyetik alanın yönünü, şiddetini ve plazmanın nasıl hareket ettiğini de bilmek gerekiyor. Araştırmacılar sorunu çözmek için fizik bilgilendirmeli sinir ağları kullandı. Yöntem, yapay zekayı doğrudan fizik denklemleriyle birlikte çalıştırıyor. PINNBARDS adı verilen sistem, yüzeydeki manyetik desenleri alıyor ve Güneş’in derinlerindeki başlangıç fiziksel koşulları hesaplıyor. Bunu yaparken hem gözlem verilerine uyuyor hem de manyetohidrodinamik denklemleri sağlıyor. Manyetohidrodinamik, manyetik alan ile iyonize gazın yani plazmanın birlikte nasıl davrandığını açıklayan fizik kurallarına deniyor.
GPS sistemleri ve elektrik şebekeleri için önemli olabilir
Model, 2024 Şubat ve 2011 Ağustos dönemlerine ait iki ayrı gerçek gözlem üzerinde test ediliyor. Sonuçta, yüzeyde görülen “bükülmüş toroidal bant” desenlerini başarıyla yeniden ürettiği gösteriliyor. Toroidal bant, Güneş’in belirli enlemlerinde halka gibi uzanan güçlü manyetik alan kuşaklarına deniyor. “Bükülmüş” ifadesi ise bu kuşakların düz değil, dalga gibi kıvrılmış olduğunu anlatıyor. Daha zayıf manyetik alanlarda yapı fazla yayılıyor ve net bir desen oluşmuyor. Çok güçlü alanlarda ise yapı aşırı sert davranıyor ve yüzeyde gözlenen dalga benzeri bükülmeler üretilemiyor.
Sonuçlar, Güneş’in derin katmanlarındaki manyetik yapının yüzey gözlemlerinden fiziksel olarak tutarlı biçimde yeniden inşa edilebildiğini gösteriyor. Büyük ve karmaşık aktif bölgelerin ortaya çıkışı ile bunlara bağlı uzay havası olayları için tahmin süresi saatlerden haftalara uzatılabiliyor. Erken uyarı sistemi; GPS sistemleri, elektrik şebekeleri, astronot güvenliği ve diğer kritik altyapılar üzerindeki etkilerin azaltılmasına olanak sağlayabilir.
Kaynak: The Astrophysical Journal